CN106429539B - 一种燃煤运输带分布式降尘控制系统 - Google Patents

一种燃煤运输带分布式降尘控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种燃煤运输带分布式降尘控制系统，包括：上位机，用于实时监控现场设备运转情况；采用可编程控制器处理由串行总线传送回的现场数据并向远程I/O模块发送相应指令，同时通过串行总线与上位机进行通讯；使用远程I/O模块采集运输带煤流信号和犁煤器犁刀升降等信号，通过串行总线实时传输至可编程控制器，并接收可编程控制器发出的相应指令信号，打开和关闭防爆高压电磁阀，以启停高压细水雾喷雾；防爆高压电磁阀用于启闭高压水进入高压细水雾喷嘴的流道；高压水经高压细水雾喷嘴形成细水雾，以有效覆盖运输带燃煤的扬尘，达到降尘环保的效果。

Description

一种燃煤运输带分布式降尘控制系统
技术领域
本发明涉及煤炭生产与转运粉尘治理的除尘降尘领域，具体地说是一种燃煤运输带分布式降尘控制系统。
背景技术
在煤炭生产和转运流程中会产生大量的细微粉尘，不仅污染空气、影响设备正常运行，还会损耗一部分生产原料，提高不必要的生产成本。细微粉尘由于粒径细小、吸附性强、比表面积大，粉尘表面容易吸附有害物质，极容易通过呼吸进入人体诱发各种疾病，同时工业粉尘(如矿尘、硫化尘)和食品粉尘(如面粉)在达到一定条件时容易发生爆炸事故。国家对生产安全和生产过程的环保性要求越来越严格，针对煤矿、火电厂等生产安全重点防护单位，制定严格规范的制度来维护工人健康和企业安全。目前我国大部分煤炭、火力发电厂应用的除尘方式主要有布袋除尘、静电除尘、水喷淋除尘等，这些传统除尘方式各有优缺点，近年来逐渐被新兴的高压细水雾除尘方式所取代。由于高压细水雾除尘具有占地面积小、应用范围广、节能环保及其它传统除尘方式所不具备的优势，逐渐成为现在火电厂、煤炭矿井等重点关注的除尘方式。然而现有高压细水雾除尘系统大多为单台可编程控制器集中控制，这会大大增加电缆布放的长度和成本，且自动化和模块化性能较差，不利于除尘系统的灵活操作和除尘点的增减变动。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明旨在提出一种能够节约电缆布线长度和成本、提高降尘系统自动化和模块化性能、方便除尘点的灵活布置、方便灵活操作的降尘控制系统。
为了实现上述目的，本发明提供了一种燃煤运输带分布式降尘控制系统，包括：上位机、可编程控制器、高压水干路、喷雾单元；
喷雾单元包括远程I/O模块、防爆高压电磁阀、高压细水雾喷嘴、支路水管、阻燃电源电缆；远程I/O模块与防爆高压电磁阀通过阻燃电源电缆相连；防爆高压电磁阀的进口连接高压水干路，防爆高压电磁阀的出口通过支路水管连接高压细水雾喷嘴；
上位机和可编程控制器之间，以及可编程控制器和多个远程I/O模块之间均通过串行通讯总线相连；
其中，上位机用于向可编程控制器下达指令，可编程控制器用于根据接到的指令向远程I/O模块输出控制信号，远程I/O模块用于根据接收到的控制信号控制防爆高压电磁阀的启闭，高压水干路用于向防爆高压电磁阀提供高压水，以使高压水经开启后的防爆高压电磁阀流向高压细水雾喷嘴形成高压细水雾，高压细水雾喷嘴用于布置在燃煤运输现场的除尘工位上以抑止煤尘。
进一步地，包括多个喷雾单元，每个喷雾单元均包括阻燃信号电缆；多个喷雾单元分为第一喷雾单元和第二喷雾单元；；
第一喷雾单元用于燃煤运输带头部的导料槽的除尘，还包括煤流检测开关，煤流检测开关安装在燃煤运输带头部的煤流检测开关支架上；第一喷雾单元的远程I/O模块与煤流检测开关通过阻燃信号电缆相连；第一喷雾单元的高压细水雾喷嘴用于安装在导料槽内部进行导料槽的除尘；
其中，煤流检测开关用于检测煤流状态并向第一喷雾单元的远程I/O模块上传煤流检测信号，第一喷雾单元的I/O模块用于根据接收到的煤流检测信号控制第一喷雾单元的防爆高压电磁阀的启闭，以改变第一喷雾单元的高压细水雾喷嘴的工作状态；
第二喷雾单元用于燃煤运输带的除尘，还包括犁煤器接近开关，犁煤器接近开关安装在燃煤运输带的犁煤器一侧的犁煤器接近开关支架上；第二喷雾单元的远程I/O模块与犁煤器接近开关通过阻燃信号电缆相连；第二喷雾单元的高压细水雾喷嘴用于布置在燃煤运输带周围进行燃煤运输带的除尘；
其中，犁煤器接近开关用于检测犁煤器升降状态并向第二喷雾单元的远程I/O模块上传犁煤器升降信号，第二喷雾单元的I/O模块用于根据接收到的犁煤器升降信号控制第二喷雾单元的防爆高压电磁阀的启闭，以改变第二喷雾单元的高压细水雾喷嘴的工作状态。
进一步地，包括多个第二喷雾单元，多个第二喷雾单元的高压细水雾喷嘴用于布置在燃煤运输带两侧的卸煤口正上方和运输带尾部进行燃煤运输带各个对应部位的除尘。
进一步地，各第二喷雾单元均包括两个高压细水雾喷嘴，两个高压细水雾喷嘴分布在燃煤运输带运输方向的两侧。
进一步地，各喷雾单元还包括高压水过滤器和高压不锈钢水管；防爆高压电磁阀通过高压不锈钢水管与高压水过滤器相连，高压水过滤器的进口均与高压水干路相连。
进一步地，上位机(1)的人机交互模块为触摸屏。
与现有集中控制式的降尘系统相比，本发明具有以下有益效果及优点：本发明通过增减喷雾单元及调整其分布位置，便可灵活布置燃煤运输带附近的除尘点，且在具备检测、传感、通讯、处理和执行各元件的基础上，仅需适当修改控制器内部相关程序，便可满足现场降尘需求的变化，降尘系统自动化和模块化性能得到极大提高。进一步地，还能通过在现场布放与远程I/O模块相应连接的煤流检测开关与犁煤器接近开关等传感器件，就近实时检测和获取现场煤流和设备的运行状态，并通过串行总线与主机柜内的可编程控制器进行通讯和交换数据信息，能极大节约现场电缆硬线布放长度和成本，特别适用于长距离燃煤皮带运输时的降尘。
附图说明
图1为一种燃煤运输带分布式降尘控制系统体系架构原理图。
其中：1-上位机、2-可编程控制器、3-远程I/O模块、4-防爆高压电磁阀、5-高压细水雾喷嘴、6-串行通讯总线、7-高压水干路、8-高压水过滤器、9-高压不锈钢水管、10-支路水管、11-煤流检测开关、12-犁煤器接近开关、13-阻燃信号电缆、14-导料槽、15-燃煤运输带、16-主机柜、17-阻燃电源电缆、18-煤流检测开关支架、19-犁煤器接近开关支架。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
请参照图1，图1的视角是导料槽14和燃煤运输带15的俯视视角。如图1所示，本发明的一种燃煤运输带分布式降尘控制系统，它包括上位机、可编程控制器、高压水干路、喷雾单元；上位机1、可编程控制器2位于主机柜16上，喷雾单元位于燃煤运输现场。
喷雾单元包括远程I/O模块、防爆高压电磁阀、高压细水雾喷嘴、支路水管、阻燃电源电缆；远程I/O模块与防爆高压电磁阀通过阻燃电源电缆相连；防爆高压电磁阀的进口连接高压水干路，防爆高压电磁阀的出口通过支路水管连接高压细水雾喷嘴。位于主机柜16上的上位机1、可编程控制器2与现场的远程I/O模块3，远程I/O模块3与防爆高压电磁阀4通过阻燃电源电缆17相连，高压水经打开后的防爆高压电磁阀4流向高压细水雾喷嘴5形成高压细水雾，抑止导料槽14和燃煤运输带15处的煤尘。
在本实施例中，上位机1、可编程控制器2与现场远程I/O模块3之间，以及远程I/O模块3与远程I/O模块3之间均通过串行总线6通讯，支持MODBUS-RTU协议和自定义协议。可编程控制器2至少具备二个通讯串口，其中一个串口与上位机1相连，另一个串口与现场的远程I/O模块3相连，串口形式采用DB9针串口。上位机1的人机交互模块为触摸屏，在具有触摸屏快捷操作的特点，能够避免使用传统鼠标和键盘带来的时延和不便，通过上位机1，工作人员可实时监控降尘系统的现场各设备运行和故障状态，触摸屏界面尺寸一般采用7至15寸。远程I/O模块3安装在除尘系统现场，与相邻的煤流检测开关11和犁煤器接近开关12通过阻燃信号电缆13相连，具有多个模拟量输入输出点或数字量输入输出点，能够采集现场传感器传送回的模拟量或数字量信号，通过串行通讯总线6将信号发送至可编程控制器2，并接收可编程控制器2所下达的执行指令。煤流检测开关11用来检测燃煤运输带15上的煤流信号，当煤流到来时，产生不低于4V的高电平信号，反之产生低于4V的低电平信号。犁煤器接近开关12采用电感式接近开关，检测犁煤器犁刀的升降信号，当犁煤器犁刀下落至传输皮带表面时，犁煤器接近开关12内部开关导通，指示灯亮起，同时产生数字量信号“1”，反之，接近开关内部开关断开，指示灯熄灭，产生数字量信号“0”。在本实施例中，煤流检测开关11安装在燃煤运输带15头部的煤流检测开关支架18上，在垂直方向上距燃煤运输带15适当高度。犁煤器接近开关12安装在犁煤器一侧的犁煤器接近开关支架19上，能够在犁煤器接近开关支架19上做水平向和垂直向调整。高压水由高压水泵送入水干路7，高压水过滤器8的进口均与高压水干路7相连。防爆高压电磁阀4的进口通过高压不锈钢水管9与高压水过滤器8相连，防爆高压电磁阀4的出口通过支路水管10与高压细水雾喷嘴5相连。高压细水雾喷嘴5分别安装在导料槽14内部、燃煤运输带15两侧的卸煤口正上方和运输带15尾部。
本发明的工作原理为：当工作人员通过上位机1下达开始运行指令时，可编程控制器2即刻启动运行，通过串行通讯总线6依次与各远程I/O模块3之间轮询通讯。远程I/O模块3实时检测煤流检测开关11与犁煤器接近开关12的信号变化，将变化后的信号实时通过串行总线6传送至可编程控制器2，经控制器内部事先定义的信号处理和分析规则对远程I/O模块3传递的信号进行处理，并将得出的控制指令沿串行总线6下达至相应的远程I/O模块3，通过远程I/O模块3控制防爆高压电磁阀4的打开和关闭。
本发明的工作流程如下：煤流检测开关11或犁煤器接近开关12一旦有信号变化时，远程I/O模块3即刻感知，将信号变化传送至可编程控制器2，控制高压水泵产生高压水并送入干路7，同时下达相应控制指令至远程I/O模块，随即控制信号发生处对应的防爆高压电磁阀4打开，高压水经过滤器8通过电磁阀4，继而经支路水管10和高压细水雾喷嘴5形成高压细水雾，从而抑止因燃煤运输而在皮带附近产生的细微扬尘。反之，当无煤流信号或犁煤器犁刀提起时停喷高压细水雾，则远程I/O模块3将感知到的信号传送至可编程控制器2，控制器做出停泵和关阀的逻辑后，将相应指令传递至远程I/O模块3，之后防爆高压电磁阀4被关闭，同时高压水泵停止，高压细水雾停止喷出。以上过程可随现场除尘需要循环进行，从而实现无人值守自动化除尘降尘，最大化地提高除尘效果和节约系统能耗，具有经济、环保和高效的特点。通过调整可编程控制器2的编程，可以对上述工作流程及各信号采集机制进行调整，以拓展本系统的适用场合，如果增减喷雾单元的数量，则也需要相应调整可编程控制器2的编程。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种燃煤运输带分布式降尘控制系统，其特征在于，包括：上位机(1)、可编程控制器(2)、高压水干路(7)、喷雾单元；
喷雾单元包括远程I/O模块(3)、防爆高压电磁阀(4)、高压细水雾喷嘴(5)、支路水管(10)、阻燃电源电缆(17)；远程I/O模块(3)与防爆高压电磁阀(4)通过阻燃电源电缆(17)相连；防爆高压电磁阀(4)的进口连接高压水干路(7)，防爆高压电磁阀(4)的出口通过支路水管(10)连接高压细水雾喷嘴(5)；
上位机(1)和可编程控制器(2)之间，以及可编程控制器(2)和多个远程I/O模块(3)之间均通过串行通讯总线(6)相连；
其中，上位机(1)用于向可编程控制器(2)下达指令，可编程控制器(2)用于根据接到的指令向远程I/O模块(3)输出控制信号，远程I/O模块(3)用于根据接收到的控制信号控制防爆高压电磁阀(4)的启闭，高压水干路(7)用于向防爆高压电磁阀(4)提供高压水，以使高压水经开启后的防爆高压电磁阀(4)流向高压细水雾喷嘴(5)形成高压细水雾，高压细水雾喷嘴(5)用于布置在燃煤运输现场的除尘工位上以抑止煤尘；
喷雾单元数量为多个，每个喷雾单元均包括阻燃信号电缆(13)；多个喷雾单元分为第一喷雾单元和第二喷雾单元；
第一喷雾单元用于燃煤运输带(15)头部的导料槽(14)的除尘，还包括煤流检测开关(11)，煤流检测开关(11)安装在燃煤运输带(15)头部的煤流检测开关支架(18)上；第一喷雾单元的远程I/O模块(3)与煤流检测开关(11)通过阻燃信号电缆(13)相连；第一喷雾单元的高压细水雾喷嘴(5)用于安装在导料槽(14)内部进行导料槽(14)的除尘；
其中，煤流检测开关(11)用于检测煤流状态并向第一喷雾单元的远程I/O模块(3)上传煤流检测信号，第一喷雾单元的I/O模块(3)用于根据接收到的煤流检测信号控制第一喷雾单元的防爆高压电磁阀(4)的启闭，以改变第一喷雾单元的高压细水雾喷嘴(5)的工作状态；
第二喷雾单元用于燃煤运输带(15)的除尘，还包括犁煤器接近开关(12)，犁煤器接近开关(12)安装在燃煤运输带(15)的犁煤器一侧的犁煤器接近开关支架(19)上；第二喷雾单元的远程I/O模块(3)与犁煤器接近开关(12)通过阻燃信号电缆(13)相连；第二喷雾单元的高压细水雾喷嘴(5)用于布置在燃煤运输带(15)周围进行燃煤运输带(15)的除尘；
其中，犁煤器接近开关(12)用于检测犁煤器升降状态并向第二喷雾单元的远程I/O模块(3)上传犁煤器升降信号，第二喷雾单元的I/O模块(3)用于根据接收到的犁煤器升降信号控制第二喷雾单元的防爆高压电磁阀(4)的启闭，以改变第二喷雾单元的高压细水雾喷嘴(5)的工作状态。
2.根据权利要求1所述的一种燃煤运输带分布式降尘控制系统，其特征在于，包括多个第二喷雾单元，多个第二喷雾单元的高压细水雾喷嘴(5)用于布置在燃煤运输带(15)两侧的卸煤口正上方和运输带(15)尾部进行燃煤运输带(15)各个对应部位的除尘。
3.根据权利要求2所述的一种燃煤运输带分布式降尘控制系统，其特征在于，各第二喷雾单元均包括两个高压细水雾喷嘴(5)，两个高压细水雾喷嘴(5)分布在燃煤运输带(15)运输方向的两侧。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的一种燃煤运输带分布式降尘控制系统，其特征在于，各喷雾单元还包括高压水过滤器(8)和高压不锈钢水管(9)；防爆高压电磁阀(4)通过高压不锈钢水管(9)与高压水过滤器(8)相连，高压水过滤器(8)的进口均与高压水干路(7)相连。
5.根据权利要求1所述的一种燃煤运输带分布式降尘控制系统，其特征在于，上位机(1)的人机交互模块为触摸屏。
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